《地球工程:科学改变气候的5种方法》

由:雪妮丝Threewitt

加州野火"width=
2017年10月,由于干旱和气候变化,加州经历了几十年来最严重的野火。这是89号空中加油机在圣罗莎附近的奥克蒙特火灾现场投放阻燃剂。大卫McNew /盖蒂图片社

除了那些认为气候变化否认者,大多数人类普遍关心全球变暖。一些科学家认为,持续的和有计划的减少二氧化碳排放的努力是不够的,他们正在推广一个有争议的想法,叫做地球工程.它基本上是通过控制地球的自然系统来抵消变暖的影响。

但并不是所有人都同意。早在2010年在美国,专家警告立法者在科学家更好地了解其影响之前,他们的努力。地球工程可能会产生意想不到或无法预见的后果,而专家目前没有办法解决,例如,一个国家的计划会影响另一个国家的气候。

广告

雷蒙德·皮埃安贝尔,博士牛津大学物理学教授他是反对地球工程的主要科学家之一。在2015年《Slate》杂志的一篇文章中,他说“通过破坏地球反射的阳光来‘修复’气候的想法是疯狂的、彻底的、嚎叫的疯狂。”

大多数赞成采取极端措施的科学家都认为,无法知道地球将如何反应地球工程.“就研究而言,每个人都同意,在我们开始评估[太阳辐射管理]对地球的影响之前,我们需要更好地了解气候系统的某些方面(特别是云的反应),”皮埃尔亨伯特说。“我们还需要能够更准确地监测地球的辐射预算。”

Pierrehumbert还说,地球工程最大的问题之一是他所说的千禧年的承诺这意味着,一旦我们开始采取极端的地球工程行动,我们就不能停止。气候变化的影响将继续增加,如果太阳能工程的努力停止,被压抑的全球变暖可能会突然发生,而不是逐渐发生。

“这对后代来说是一个不可接受的负担,将使冷战的核末日危险看起来像小菜一料,”皮埃尔·亨伯特说。

那么,科学家们正在考虑哪些类型的地球工程来避免气候灾难呢?我们将从最不激进的到最激进的五个方面来看看。

5:植树

地球工程植树造林气候变化"width=
2017年4月,马萨诸塞州的城市工作人员与城市林业部门一起植树,希望它们能在气候变化时代生存下来。Suzanne Kreiter/波士顿环球报/Getty Images

最温和的地球工程策略是将有害气体从我们的空气中去除,尤其是二氧化碳和甲烷.二氧化碳来自燃烧化石燃料,是造成气候变化的最严重因素。甲烷更强,但在大气中分解得更快。因此,许多科学家都在关注二氧化碳。

然而,二氧化碳可以通过我们已经熟悉的方式从大气中自然过滤:植树.这是一种从空气中去除二氧化碳的简单方法,因为树木会自然吸收二氧化碳。乍一看,这似乎很简单,但仍有一些复杂之处。它需要大规模地进行(想想森林大小的树叶),而树木需要很长时间才能生长。一些科学家还担心,新的森林可能会占用农业所需的宝贵土地。

广告

尽管如此,在所有正在讨论的地球工程方案中,这是最简单、最经济的,而且产生的负面影响最少。这不能解决我们的问题,但也不会造成伤害。

4:直接空气捕捉

Climeworks碳捕获"width=
气候工程公司位于瑞士的二氧化碳捕获工厂每年可以从大气中清除900吨(914吨)的二氧化碳。Climeworks摄影:Julia Dunlop

一些科学家想要用工业尺寸的空气过滤器来净化地球,这种过滤器是专门设计用来去除大气中的二氧化碳的。在这种方法中,空气被吸入巨大的涡轮机,然后通过过滤器捕获二氧化碳。净化后的空气被释放回大气中。过滤器经过加热来清洗,这样它们就可以重复使用,循环往复。

总部位于苏黎世的一家名为Climeworks的公司将这些粉丝释放到2017年5月.气候工程公司说,这是世界上第一个“商业二氧化碳捕捉厂”,尽管这个概念本身并不新鲜。这种策略被称为直接策略空气捕捉加拿大、美国和荷兰的公司也在开展这项活动。然而,Climeworks表示,其18家二氧化碳收集器已经在其位于瑞士的第一家工厂清除了900吨(914吨)的二氧化碳。

广告

这听起来可能有些极端,但直接空气捕捉是地球工程中最安全的方法之一,因为它没有相对剧烈的副作用。不过,几科学家谨慎它无法跟上目前二氧化碳排放的速度。

第3集:铁假说

绿藻地球工程"width=
铁假说认为,向海洋中添加铁会引发藻类大量繁殖(如图所示),这可能会从空气中吸收二氧化碳。Andia / UIG /盖蒂图片社

铁假说假设添加铁会导致浮游生物大量繁殖藻类它从空气中吸收二氧化碳。当浮游生物和藻类最终死亡时,它们只是沉入海底并被埋起来。

研究过去气候变化阶段的科学家发现,铁屑可能在冰河时期造成了类似的影响,他们希望复制这些影响而不造成不必要的放射性尘埃。

广告

研究表明,这种策略在大西洋可能行得通,但在太平洋的赤道部分可能不太成功,因为它的环流。换句话说,赤道太平洋从南冰洋获得缺乏营养的水电流实验表明,仅靠补充铁不足以引发浮游生物大量繁殖。科学家们甚至还不确定其他的海洋。

卡内基研究所的科学家们也考虑过把海底的冷水抽到海面上这可能会对大气产生轻微的冷却作用。然而,这一过程将冷却约50年,并可能产生许多其他问题,扰乱海洋生态系统。

2:平流层气溶胶注入

地球工程"width=
1991年,菲律宾皮纳图博火山爆发,向大气中喷出了2000万吨(1810万吨)硫磺,使气温下降了0.5摄氏度,持续了一年。美国地质调查局戴夫•哈洛

地球工程领域实际上是受到1991年皮纳图博火山在菲律宾。据估计,由于火山爆发,有2000万吨(1810万吨)的硫磺散落到大气中,全球气温在接下来的一年里下降了大约0.5摄氏度。为什么?的云硫阻挡了一些阳光,降低了温度。这听起来可能不多,但这已经超过了地球在过去130年里自然变暖的一半。

现在,一些激进的地球科学家正在讨论通过向大气中喷洒硫来复制皮纳图博火山的影响,希望能再次降低地球的温度。

广告

2010年,卡尔加里大学(University of Calgary)能源与环境系统集团(Energy and Environmental Systems Group)主任戴维·基思(David Keith)告诉美国国家公共电台通过喷射方式喷射二氧化硫既简单又便宜。“改变整个地球的气候只需要很少的材料,”他告诉美国国家公共电台(NPR)。“这样做的成本便宜得离谱。”

但它也有科学无法完全理解的重大缺点。例如,一种可能性是平流层气溶胶注入可能会影响非洲和亚洲部分地区的农业。另外,硫会造成潜在的致命的空气污染,对人体有害臭氧层

1:反射太阳光

地球工程"width=
最大胆的地球工程想法之一是阻止部分太阳光线到达地球,尽管这将是极其昂贵的。Kreuzschnabel /维基共享

这个方案比注硫方案更进一步,尽管总体思路相似。科学家们不是简单地阻挡部分太阳光,而是希望通过向大气中发射各种材料来将它们反射回太阳。

其中一项建议是气球然后在高空喷洒“反射”粒子。其他组织提出了一种更激进的方法是必要的,并提出建议部署一个3英尺宽(0.9米)的反射盾牌舰队.防护罩云将超过62,000英里(99,779公里)长。最终,16万亿个这样的护盾将在8年的时间内就位——耗资数万亿美元。

广告

负面的副作用可能是毁灭性的:减少阳光有可能使地球变得更干燥。模型预测,我们每逆转一摄氏度的变暖,降雨量就会减少1%,而这有可能会增加干旱减少脆弱地区的粮食生产。那数万亿的盾牌呢?大量的碎片可能会变得危险,因为它们会污染太空,或落回地球,最终需要被处理掉。

广告

加载……